JPS6375325A - 内燃機関の燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関に最適な空燃比となる燃料を噴射供給
する燃料噴射制御装置に関する。

〈従来の技術とその問題点〉 従来の内燃機関の燃料噴射制御装置としては、エアフロ
ーメータを用いて、吸入空気量を計測し、これに応じて
機関の吸気系に燃料を噴射供給するものがよく知られて
いる。

しかしながら、このような従来の燃料噴射制御装置にあ
っては、過渡時、特に加速時などにおいて、吸入空気量
計測から噴射終了までの時間の間に、吸入空気量が変化
してしまい、シリンダ内に吸入される混合気の空燃比が
リーン化してしまうことがあるという問題点があった。

また、特開昭５９−１０３９６５号、特開昭５９−２２
６２５４号、特開昭５９−１０８８６７号、特開昭５９
−２２１４３３号等に示されているように、吸気弁が閉
じた直後の筒内圧力を検出し、これによりシリンダ内に
吸入された空気量を演算し、これに基づいて燃料噴射量
を制御するものがある。

しかしながら、このものにあっては、シリンダ内に吸入
された空気量に基づいて燃料噴射量を演算するものの、
それを次の燃料噴射に反映させるという構成をとってい
るため、筒内圧力によりシリンダ内に吸入された空気量
を正確に検出できたとしても、その反映は１テンポずれ
たものになってしまい、この場合も過渡時には正確なシ
リンダへの吸入空気量が計測できているというメリット
が充分に生かされないという問題点があった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたもの
であって、過渡時においてもシリンダ内に吸入される空
気量に対応した量の燃料を応答よく噴射供給することの
できる燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段） このため、零゛発明は、第１図に示すように、機関の運
転状態を表わすパラメータを検出する運転状態検出手段
ａと、検出されたパラメータに応じて燃料噴射量を演算
する燃料噴射量演算手段すと、この演算結果に基づき機
関に燃料を噴射供給する第１の燃料噴射手段Ｃと、吸気
行程終了付近でシリンダ内に吸入された空気量を検出す
るシリンダ吸入空気量検出手段ｄと、検出された空気量
から燃料噴射量の不足分を演算する補正噴射量演算手段
ｅと、この演算結果に基づきシリンダ内に直接燃料を噴
射供給する第２の燃料噴射手段ｆとを設けて、燃料噴射
制御装置を構成したものである。

（作用〉 すなわち、手段ａ　”−ｃにより従来と同様に燃料噴射
を行う一方、手段ｄにより吸気行程終了付近でシリンダ
内に吸入された空気量を検出し、手段ｅによりシリンダ
内に吸入された空気量に対応する燃料噴射量からすでに
燃料噴射した分を減算して不足分を求め、不足分がある
場合、それを補正噴射量として、手段ｒによりシリンダ
内に直接噴射供給することにより、各気筒に対して常に
最適な空燃比の混合気を供給するのである。

尚、吸気行程終了付近にてシリンダ内に吸入された空気
量を検出し、直接噴射により圧縮行程中に通常骨及び補
正分を含めた全噴射量を噴射するという考え方もでき、
これでも気筒内の空燃比を最適値に保つことは可能であ
るが、圧縮行程中（実際にはＴＤＣよりかなり前）に燃
料噴射を終了しなけなければならないため、時間的に困
難であり、また噴射できたとしても、充分な霧化が望め
ず、良い燃焼を行わせることはできない、この点、本発
明では、圧縮行程中にシリンダ内へ直接噴射するのは補
正分だけであるため、量は少なく、上記のような問題は
ほとんど生じない。

〈実施例） 以下に本発明の一実施例を第２図〜第６図に基づいて説
明する。

第２図は燃料噴射制御装置のシステム構成を示している
。

１はエアフローメータであり、吸気ダクトに設けられて
吸入空気流ｆｉＱを計測し対応する電圧信号を出力する
。２はクランク角センサであり、クランク軸が基準角度
（例えば４気筒の場合１８０°）回転する毎に基準パル
ス信号を出力し、また単位角度（例えば１°）回転する
毎に単位パルス信号を出力する。これらのパルス信号か
ら機関回転数Ｎを算出可能である。したがって、エアフ
ローメータ１及びクランク角センサ２は機関の運転状態
を表わす所定のパラメータ（この例では吸入空気流ＩＱ
及び機関回転数Ｎ）を検出する運転状態検出手段に相当
する。

３は筒内圧力センサであり、各気筒毎に設けられる。こ
れは、例えば第３図に示すように座金状に形成した圧電
素子ＰＺによって構成され、シリンダヘッドＣＨ上に点
火プラグＩＰの座金として取付けられていて筒内圧力に
応じた電荷を発生する。４はアンプであり、筒内圧力セ
ンサ３の出力から筒内圧力に応じた信号を出力する。こ
れは、例えば第４図に示すように、抵抗Ｒ，−Ｒ，，コ
ンデンサＣ，ダイオードＤ１〜Ｄ、及びオペアンプｏｐ
、、ｏｐｚによって構成される公知の電荷−電圧発生器
からなるチャージアンプである。５は吸気温センサであ
り、吸気マニホールド内の吸気温を計測して対応する電
圧信号を出力する。代わりに冷却水温を検出する水温セ
ンサを用いてもよい。

ここで、筒内圧力センサ３．アンプ４及び吸気温センサ
５は吸気行程終了付近でシリンダ内に吸入された空気量
を検出するシリンダ吸入空気量検出手段の構成要素とし
て設けである。

６はマイクロコンピュータ・ユニットであり、Ｉ１０ボ
ート６１．　　ＣＰＵ６２．　　ＲＯＭ６３．　　ＲＡ
Ｍ６４゜Ａ／Ｄ変換器６５等よりなり、後述する第５図
及び第６図にフローチャートとして示す制御プログラム
に従って、前述の各種センサの信号を必要に応じＡ／Ｄ
変換して読込み、所定の演算処理を行う。

このマイクロコンピュータ・ユニット６が燃料噴射量演
算手段及び補正噴射量演算手段を構成する。

７は第１の燃料噴射手段としての主燃料噴射装置であり
、マイクロコンピュータ・ユニット６の指令に基づき、
運転状態に応じて算出された量の燃料を機関吸気系に噴
射供給する。これは、吸気マニホールドの集合部に１つ
設けてもよいし、吸気マニホールドの分岐部又は吸気ボ
ートに各気筒−毎に設けてもよい。

８は第２の燃料噴射手段としてのシリンダ内直接燃料噴
射装置であり、各気筒毎に設けられていて、マイクロコ
ンピュータ・ユニット６０指令に基づき、シリンダ内に
吸入された空気量に基づいて算出される燃料噴射量の不
足分をシリンダ内に直接噴射供給する。

次に第５図及び第６図のプログラムに従ってマイクロコ
ンピュータ・ユニット６による演算処理について説明す
る。

第５図のプログラムのステップ１　（図にはＳｌと記し
である。以下同様）ではエアフローメータ１からの信号
に基づいて吸入空気流ＩＱを検出し、またステップ２で
はクランク角センサ２からのイ言号に基づいて機関回転
数Ｎを算出する。

次にステップ３では吸入空気流ＩＱと機関回転数Ｎとか
ら基本燃料噴射量Ｔｐ＝に−Ｑ／Ｎ　（Ｋは定数）を演
算する。そして、ステップ４では各種補正係数Ｃ０ＢＦ
などにより補正して、燃料噴射量Ｔ　ｉ　＝Ｔｐ−ＣＯ
ＥＦを演算する。この部分が燃料噴射量演算手段に相当
する。

次にステップ５では機関回転に同期した所定のタイミン
グで（各気筒毎に燃料噴射を行う場合は吸気行程終了前
に噴射終了するようなタイミングで）燃料噴射量Ｔｉに
相当するパルス巾をもつ駆動パルス信号を主燃料噴射装
置７に出力し、通常の燃料噴射を行わせる。

第６図のプログラムは各気筒の吸気行程終了時（吸気弁
が閉じた直後）にクランク角センサ２がらの信号に基づ
いて起動される。

先ずステップ１１では筒内圧力センサ３がらアンプ４を
介して出力される信号をＡ／Ｄ変換して読込んで吸気行
程終了時の筒内圧力（すなわち実際にシリンダ内に吸入
された空気の圧力）Ｐａを検出し、ステップ１２では吸
気温センサ５がらの信号をＡ／Ｄ変換して読込んで吸気
温Ｔａを検出する。

次にステップ１３ではこの筒内圧力Ｐａと吸気温Ｔａと
よりシリンダ内に吸入された空気量（質量）Ａｃを演算
する。この方法としては、例えば予め実験的に求めたも
のを表（マツプ）の形でＲＯＭ６３に記憶させておき、
それより検索すればよい。

この部分が筒内圧力センサ３．アンプ４及び吸気温セン
サ５と共にシリンダ吸入空気遣検出手段に相当する。

次にステップ１４ではステップ１３で求めたシリンダ吸
入空気１ｉ１Ａｃと主燃料噴射装置７で噴射した燃料噴
射１ｉＴｉとを比較し、その比が最適値より大きい場合
、すなわち燃料噴射量Ｔｉに対しシリンダ吸入空気ｆｆ
１Ａｃが大きい場合に、次のステップ１５へ進む。それ
以外の場合はこのプログラムを終了する。

ステップ１５ではシリンダ吸入空気ｌＡｃに所定の係数
Ｃを乗じて算出される適正燃料噴射量ｃ・Ａｃからすで
に噴射した燃料噴射量Ｔ　ｉを減算して、不足分の補正
噴射量ΔＴｉを演算する。この部分が補正噴射量演算手
段に相当する。

そして、ステップ１６ではこの補正噴射量ΔＴｉに相当
するパルス巾をもつ駆動パルス（３号を対応する気筒の
シリンダ内直接燃料噴射装置８に出力し、吸入行程終了
後の圧縮行程中にシリンダ内に直接燃料噴射を行わせる
。このようにして、常に適切な空燃比を確保する。

尚、この実施例では、主燃料噴射装置７による燃料噴射
量が多過ぎた場合の対策はとられていないが、このため
には、例えば主燃料噴射装置７で噴射する量を少な目に
しておいて、その少な目にした分も含めてシリンダ内直
接燃料噴射装置８による補正噴射量の増減を行うように
すればよい。

この場合、シリンダ内直接燃料噴射装置８により定常的
に燃料噴射が行われることになるから、これを利用して
、点火プラグ付近に可燃混合気の領域を形成し、希薄燃
焼を行うようにしてもよい。

また、主燃料噴射装置７についても、シリンダ内に直接
燃料を噴射供給するものとしてもよく、この場合は主燃
料噴射装置７をシリンダ内直接燃料噴射装Ｗ１８に兼ね
させてコスト低減を図ることもできる。つまり、主噴射
については吸気行程中に行い、補正噴射については吸気
弁閉後に演算してすぐに行うことにより、直接噴射のみ
でも、良好な霧化した燃料を供給でき、吸気弁閉後にす
べてを噴射するよりも良い結果を得られる。

また、機関の運転状態を検出するためのエアフローメー
タｌについては、これを用いず、筒内圧力センサ３及び
吸気温センサ５で代用できる。つまり、基本燃料噴射量
に関しては、前回の燃料を噴射した気筒の情報をもとに
演算してもよいのである。

また、シリンダ内に吸入された空気量を検出するため、
筒内圧力センサ３を用いているが、吸気マニホールド内
の負圧を検出する負圧センサを用い、吸気弁が閉じる直
前の吸気管負圧と吸気温（又は冷却水温）とからシリン
ダ吸入空気量を求めるようにしてもよい。

（発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、常にシリンダ内に
吸入された空気量に対し最適で、かつ充分に霧化した混
合気を供給できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例を示す燃料噴射制御袋　　−置のシス
テム構成図、第３図は筒内圧力センサの具体例を示す図
、第４図はアンプの具体例を示す図、第５図及び第６図
は制御プログラムを示すフローチャートである。 １・・・エアフローメータ　　２・・・クランク角セン
サ　　３・・・筒内圧力センサ　　４・・・アンプ　　
５・・・吸気温センサ　　６・・・マイクロコンピュー
タ・ユニット　　７・・・主燃料噴射装置　　８・・・
シリンダ内直接燃料噴射装置 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 ｊ１１　図 第２６ 第５ｖＡ　　　　　　第６弱

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機関の運転状態を表わす所定のパラメータを検出する運
   転状態検出手段と、検出されたパラメータに応じて燃料
   噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、この演算結果
   に基づき機関に燃料を噴射供給する第１の燃料噴射手段
   と、吸気行程終了付近でシリンダ内に吸入された空気量
   を検出するシリンダ吸入空気量検出手段と、検出された
   空気量から燃料噴射量の不足分を演算する補正噴射量演
   算手段と、この演算結果に基づきシリンダ内に直接燃料
   を噴射供給する第２の燃料噴射手段とを備えてなる内燃
   機関の燃料噴射制御装置。